外源茉莉酸甲酯（MeJA） 對幾個谷子骨干不育系開花的影響

高翔，張婷，師志剛，董立，程汝宏，王根平*，李琳*

（1.河北省農(nóng)林科學(xué)院，河北 石家莊 050035；2.河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所，河北 石家莊 050035）

雜種優(yōu)勢在生物界中普遍存在，雜種優(yōu)勢利用是培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、強抗逆性作物新品種的重要手段，極大地促進了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的發(fā)展，并為人類帶來了巨大的社會和經(jīng)濟效益[1～5]。成熟的制種技術(shù)是農(nóng)作物雜交種產(chǎn)量優(yōu)勢得以體現(xiàn)的關(guān)鍵。而在谷子雜交種制種過程中，父母本花期不遇問題普遍存在[6，7]，制約了許多優(yōu)勢組合在生產(chǎn)上的應(yīng)用。

前人針對花期不遇問題進行了大量研究，發(fā)現(xiàn)茉莉酸甲酯（MeJA） 可以誘導(dǎo)多種農(nóng)作物（如水稻、小麥） 穎花提前、集中開放并改善品質(zhì)[8～11]，提高制種效率，是一種用途廣泛的植物調(diào)節(jié)劑。目前，有關(guān)水稻的MeJA 誘導(dǎo)效應(yīng)研究較多，而在谷子上研究較少[12]。此外，在大田條件下，MeJA 對不同類型谷子骨干不育系的促花效應(yīng)是否普遍存在，以及最佳噴施濃度和噴施時間是否一致等尚不明確?；诖?，以3 個不同的谷子骨干不育系為材料，在揚花期的不同時間噴施不同濃度的MeJA，明確MeJA 調(diào)控不育系開花的最佳噴施濃度和噴施時間，旨為MeJA 等促花激素在谷子雜交種制種中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

谷子試材為3 個不同類型的骨干不育系冀雜1A（黃苗矮稈不育系）、矮A1 （綠苗矮稈不育系） 和JA5-6 （綠苗中稈不育系），均由河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所選育。

試劑有MeJA （Sigma-Aldrich，5 mL，純度＞95%）、2%無水乙醇和0.1% TWEEN-20 （上海生工生物工程有限公司，500 mL）。

1.2 試驗方法

2019 年6 月25 日在河北省農(nóng)林科學(xué)院谷子研究所藁城馬莊試驗站種植谷子不育系，常規(guī)管理。待進入盛花期，當(dāng)天下午從每個谷子不育系中均選取處于盛花期且始穗進度基本一致的50 個谷穗掛牌標記，并對谷穗進行統(tǒng)一修剪，每個谷穗最終留有10 個較為一致的谷碼。第2 天分別于5：00 和7：00，噴施不同濃度的MeJA 溶液進行處理，試驗MeJA 濃度均設(shè)1、2、4 和6 mmol/L 計4 個水平；以噴施蒸餾水處理為對照（CK）。在噴施的溶液中，均加入2%無水乙醇+0.1% TWEEN-20。每品種處理10 個穗，其中5 個穗在5：00 噴施，5 個穗在7：00 噴施。噴施量以葉片濕潤但不滑落為準。噴霧處理后，每隔30 min 記錄1 次穎花開放數(shù)量，計數(shù)好的穎花用剪刀剪除以防重復(fù)計數(shù)，并計算最終開穎率。

采用SPSS 17.0 分析軟件進行數(shù)據(jù)的差異顯著性檢驗。其中，圖表中小寫英文字母不同，表示處理間差異達到了顯著水平（P＜0.05）；大寫英文字母不同，表示處理間差異達到了極顯著水平（P＜0.01）。

2 結(jié)果與分析

2.1 MeJA 對不同類型谷子骨干不育系開花數(shù)的影響

MeJA 對3 個不同類型的谷子骨干不育系開花均具有誘導(dǎo)效應(yīng)，但效果略有不同（圖1～6）。

谷子黃苗矮稈不育系冀雜1A 在5：00 噴施不同濃度的MeJA 后，每個計數(shù)時段的開花數(shù)均高于CK，其中噴施后30 min 開花數(shù)達到最多，誘導(dǎo)效應(yīng)最突出。在7：00 噴施不同濃度的MeJA 后，誘導(dǎo)效應(yīng)與5：00 噴施類似，但效果較差。冀雜1A 的各處理中，5：00 噴施4 mmol/L 的MeJA 后30 min 開花數(shù)最多，達到了174 個。

谷子綠苗矮稈不育系矮A1 分別在5：00 和7：00噴施不同濃度的MeJA 后，誘導(dǎo)效應(yīng)與冀雜1A 相似，也表現(xiàn)為每個計數(shù)時段的開花數(shù)均高于對照，噴施后30 min 誘導(dǎo)效應(yīng)最突出。矮A1 的各處理中，5：00 噴施4 mmol/L 的MeJA 后30 min 開花數(shù)最多，為41 個。

谷子綠苗中稈不育系JA5-6 分別在5：00 和7：00噴施不同濃度的MeJA 后，每個計數(shù)時段的開花數(shù)均高于對照，分別在噴施后90、60 min 開花數(shù)達到最多，誘導(dǎo)效應(yīng)最突出。JA5-6 的各處理中，5：00 噴施2 mmol/L 的MeJA 后90 min 開花數(shù)最多，為74 個。

圖1 5：00 噴施MeJA 對谷子不育系冀雜1A 開花數(shù)的影響Fig.1 Effect of spraying MeJA on flowering of millet sterile lines Jiza 1A at 5：00

圖2 7：00 噴施MeJA 對谷子不育系冀雜1A 開花數(shù)的影響Fig.2 Effect of spraying MeJA on flowering of millet sterile lines Jiza 1A at 7：00

圖3 5：00 噴施MeJA 對谷子不育系矮A1 開花數(shù)的影響Fig.3 Effect of spraying MeJA on flowering of millet sterile lines Ai A1 at 5：00

圖4 7：00 噴施MeJA 對谷子不育系矮A1 開花數(shù)的影響Fig.4 Effect of spraying MeJA on flowering of millet sterile lines Ai A1 at 7：00

圖5 5：00 噴施MeJA 對谷子不育系JA5-6 開花數(shù)的影響Fig.5 Effect of spraying MeJA on flowering of milletsterile lines JA5-6 at 5：00

綜上分析可以看出，MeJA 對3 個不同類型的谷子骨干不育系開花均具有誘導(dǎo)效應(yīng)，但不同類型對MeJA 誘導(dǎo)的應(yīng)答時間略有差異，其中，冀雜1A 和矮A1 的開花峰值均出現(xiàn)在MeJA 噴施后30 min，JA5-6的開花峰值出現(xiàn)在MeJA 噴施后60～90 min。

圖6 7：00 噴施MeJA 對谷子不育系JA5-6 開花數(shù)的影響Fig.6 Effect of spraying MeJA on flowering of millet sterile lines JA5-6 at 7：00

2.2 不同類型谷子骨干不育系開花噴施MeJA 的適宜時間和適宜劑量

MeJA 在5：00 噴施后，3 個不育系的累計開穎率是7：00 噴施累計開穎率的4 倍，明顯較高（圖7 和8）。初步認為，MeJA 誘導(dǎo)谷子不育系開花的適宜噴施時間為盛花期的5：00。

冀雜1A 和矮A1 受到4 mmol/L 的MeJA 誘導(dǎo)后，最大累計開穎率分別為25.95%和10.93%，極顯著高于其他濃度處理（P＜0.01）；JA5-6 在受到2 mmol/L 的MeJA 誘導(dǎo)后，最大累計開穎率為14.33%，極顯著高于其他濃度處理（P＜0.01）。初步認為，MeJA 誘導(dǎo)冀雜1A 和矮A1 開花的適宜噴施濃度均為4 mmol/L，誘導(dǎo)JA5-6 開花的適宜噴施濃度為2 mmol/L。

圖7 5：00 噴施MeJA 對3 個谷子不育系開花數(shù)的影響Fig.7 Effect of spraying MeJA on flowering of three millet sterile lines at 5：00

3 結(jié)論與討論

圖8 7：00 噴施MeJA 對3 個谷子不育系開花數(shù)的影響Fig.8 Effect of spraying MeJA on flowering of three millet sterile lines at 7：00

應(yīng)用冀雜1A、矮A1 和JA5-6 已經(jīng)配制出許多強優(yōu)勢雜交組合，這3 個谷子骨干不育系在谷子雜交制種中具有廣闊的應(yīng)用前景。為了進一步明確MeJA 對不同類型不育系開花的誘導(dǎo)效應(yīng)，提高制種效率，以最大開花數(shù)為目標對噴施MeJA 的適宜時間和適宜濃度進行了初步篩選。結(jié)果表明：MeJA 對3 個不同類型的谷子骨干不育系開花均具有誘導(dǎo)效應(yīng)；但不同類型材料對MeJA誘導(dǎo)的應(yīng)答時間和適宜濃度略有差異，噴施MeJA 來誘導(dǎo)谷子不育系開花的適宜時間為盛花期的5：00，MeJA對冀雜1A 和矮A1 誘導(dǎo)開花的適宜濃度為4 mmol/L，對JA5-6 誘導(dǎo)開花的適宜濃度為2mmol/L。

MeJA 是一種常用的植物生長發(fā)育調(diào)節(jié)激素，參與種子萌發(fā)、植物抗逆、誘導(dǎo)植物開花開穎等一系列的生理活動[13～18]。目前有關(guān)MeJA 對谷子不育系開花的誘導(dǎo)效應(yīng)研究很少，僅有李會霞等[12]研究發(fā)現(xiàn)，利用MeJA 浸穗處理后谷子不育系高117A、高146A 和恢復(fù)系晉谷34 號的開穎率顯著提高。但其研究中MeJA的使用并未模擬更利于大田制種的噴霧方法。本試驗的整體累計開穎率明顯小于浸穗處理后的累計開穎率，表明MeJA 不同使用方法的誘導(dǎo)效應(yīng)不同。因此，開展MeJA 對谷子不同類型的不育系開花是否均存在誘導(dǎo)效應(yīng)，以及明確其施用的適宜時間和適宜濃度就顯得尤為重要。

MeJA 對3 個谷子骨干不育系誘導(dǎo)開花的適宜濃度并不一致，說明在谷子雜交制種過程中需要結(jié)合父母本的實際情況來確定最優(yōu)方案。另外，MeJA 噴施后30 min，冀雜1A 和矮A1 均出現(xiàn)開花峰值；而JA5-6 的開花峰值出現(xiàn)在MeJA 噴施后60～90 min，明顯滯后于前兩者。說明不同類型的谷子不育系對MeJA誘導(dǎo)的應(yīng)答時間存在一定差異。由于植物JA 代謝途徑中有6 種酶參與[19，20]，后續(xù)研究可以通過RT-qPCR、蛋白互作等分子技術(shù)手段作進一步驗證。